DE102009056262A1 - Process for rolling a rolling stock - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen eines Walzguts (1) in einem Walzgerüst (2) oder in mehreren Walzgerüsten (2, 3), wobei an dem Walzgerüst (2) ein Aufsprühen eines Kühlschmierstoffs auf das Walzgut (1) und/oder auf die Walzen (4, 5) des Walzgerüsts (2) erfolgt. Um die Produktivität des Walzprozesses zu steigern und gleichzeitig energiesparender zu arbeiten, sieht die Erfindung vor, dass im Falle des Einsatzes eines Walzgerüsts die Wärme des durch den Walzvorgang erwärmten Kühlschmierstoffs an einem in Walzrichtung (W) hinter den Walzen (4, 5) liegenden Ort von einem Wärmetauscher (14) aufgenommen, zu einem in Walzrichtung (W) vor den Walzen (4, 5) liegenden Ort geleitet (15) und dort zumindest teilweise in den dort auf das Walzgut (1) und/oder auf die Walzen (4, 5) aufgesprühten Kühlschmierstoff durch Wärmetausch eingebracht wird.The invention relates to a method for rolling a rolling stock (1) in a rolling stand (2) or in a plurality of rolling stands (2, 3), wherein on the rolling stand (2) spraying a cooling lubricant on the rolling stock (1) and / or on the Rolling (4, 5) of the roll stand (2) takes place. In order to increase the productivity of the rolling process and at the same time to save energy, the invention provides that in the case of using a rolling mill, the heat of the cooling lubricant heated by the rolling process is at a location downstream of the rolls (4, 5) in the rolling direction (W) taken up by a heat exchanger (14), to a location in the rolling direction (W) before the rollers (4, 5) passed (15) and there at least partially in the there on the rolling stock (1) and / or on the rollers (4 , 5) sprayed cooling lubricant is introduced by heat exchange.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen eines Walzguts in einem Walzgerüst oder in mehreren Walzgerüsten, wobei an dem Walzgerüst oder an den Walzgerüsten ein Aufsprühen eines Kühlschmierstoffs auf das Walzgut und/oder auf die Walzen des Walzgerüsts erfolgt.The invention relates to a method for rolling a rolling stock in a roll stand or in a plurality of rolling stands, wherein on the roll stand or on the rolling stands, a spraying of a cooling lubricant on the rolling stock and / or on the rolls of the roll stand.
Ein Verfahren dieser Art ist im Stand der Technik hinlänglich beschrieben. Bekannt geworden ist es auch, in einzelnen Walzgerüsten das zum Einsatz kommende Kühlschmiermittel zu temperieren bzw. aufzubereiten, um günstige Walzbedingungen zu erhalten.A method of this kind is well described in the art. It has also become known to temper or prepare the cooling lubricant used in individual rolling stands in order to obtain favorable rolling conditions.
Beispiele für die verschiedenen Möglichkeiten der Bereitstellung bzw. der Aufbereitung von Kühlschmierstoff sowie generell der Versorgung mit Kühlschmierstoff sind in der
Demnach werden ggf. mehrere Kreise für Kühlschmierstoff für verschiedene Walzgerüste vorgesehen, wobei die Vorlauftemperatur geregelt werden kann. In Walzgerüsten, die in Walzrichtung relativ weit am Ende angeordnet sind, kann dabei Kühlschmierstoff mit geringerer Ölkonzentration eingesetzt werden, um eine verbesserte Bandsauberkeit und eine bessere Rauheitsübertragung zu erreichen.Accordingly, if necessary, several circles are provided for cooling lubricant for different rolling stands, wherein the flow temperature can be controlled. In rolling stands that are relatively far in the rolling direction at the end, it is possible to use cooling lubricant with a lower oil concentration in order to achieve improved strip cleanliness and better roughness transfer.
Mit einer Vorlauftemperatur zu arbeiten, die über alle Gerüste konstant ist, stellt einen Kompromiss dar. Die sich daraus ergebende Temperaturführung ist nicht optimal.Working with a flow temperature that is constant across all scaffolds is a compromise. The resulting temperature control is not optimal.
Auch Kaltwalzanlagen haben üblicherweise ein oder maximal zwei geschlossene Kühlschmierstoffsysteme, bei denen der Kühlschmierstoff in den Gerüstwannen aufgefangen, in einen Tank gepumpt, filtriert, konditioniert und temperiert wird und über einen gemeinsamen Vorlauf den Sprühbalken für die Band- und Werkzeugkühlung wieder zugeführt wird. Dabei soll ein Medium (Kühlschmierstoff) mit gleichem Zustand im Vorlauf (betreffend Temperatur, Tröpfchengröße, Verschmutzungszustand u. ä.) sowohl für die Schmierung im Walzspalt als auch für die Kühlung und Reinigung von Band und Walzen sorgen. Die gleichzeitige Erfüllung dieser verschiedenen Aufgaben kann somit systembedingt auch hier nur einen Kompromiss darstellen.Cold rolling plants usually also have one or at most two closed cooling lubricant systems in which the cooling lubricant is collected in the scaffold trays, pumped into a tank, filtered, conditioned and tempered and the spray bar for strip and tool cooling is fed back via a common feed. In this case, a medium (cooling lubricant) with the same state in the flow (regarding temperature, droplet size, soiling state, etc.) should provide both for the lubrication in the nip and for the cooling and cleaning of belt and rollers. The simultaneous fulfillment of these various tasks can thus only be a compromise for systemic reasons.
Eine negative Auswirkung dieses Kompromisses ist es, dass das Temperaturniveau beim ersten (evtl. auch beim zweiten) Stich in der Regel zu niedrig ist, während die Produktivität der Anlage in den späteren Stichen meist aufgrund zu hoher Temperaturen beschränkt ist.A negative effect of this compromise is that the temperature level at the first (possibly also at the second) engraving is usually too low, while the productivity of the plant is limited in the later stitches mostly due to high temperatures.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und in zumindest einem Walzgerüst bzw. einem Teil der Walzgerüste, vorzugsweise in allen Walzgerüsten, eine verbesserte Schmierung zu erreichen, wobei insbesondere eine geringere Umformfestigkeit im ersten (ggf. auch im zweiten) Gerüst bzw. Stich erreicht werden soll. Damit soll der Kraft- und Arbeitsaufwand reduziert und so eine Energieeinsparung erzielt werden, das Walzen soll also energiesparender möglich sein. Die Produktivität des Walzprozesses soll somit gesteigert werden.The present invention is based on the object to remedy this situation and to achieve improved lubrication in at least one rolling stand or part of the rolling stands, preferably in all rolling stands, in particular a lower resistance to deformation in the first (possibly also in the second) framework or stitch is to be achieved. In order to reduce the power and labor costs and so energy savings are achieved, the rollers should therefore be energy-saving possible. The productivity of the rolling process should thus be increased.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mit Blick auf das Walzen in einem Walzgerüst die Wärme des durch den Walzvorgang erwärmten Kühlschmierstoffs an einem in Walzrichtung hinter den Walzen liegenden Ort von einem Wärmetauscher aufgenommen, zu einem in Walzrichtung vor den Walzen liegenden Ort geleitet und dort zumindest teilweise in den dort auf das Walzgut und/oder auf die Walzen aufgesprühten Kühlschmierstoff durch Wärmetausch eingebracht wird.The solution of this object by the invention is characterized in that, with a view to rolling in a roll stand, the heat of the heated by the rolling cooling lubricant received at a location in the rolling direction behind the rollers by a heat exchanger, lying in a rolling direction in front of the rollers Directed site and there is at least partially introduced into the there on the rolling stock and / or on the rollers sprayed cooling lubricant by heat exchange.
Die Aufnahme der Wärme des durch den Walzvorgang erwärmten Kühlschmierstoffs an dem in Walzrichtung hinter den Walzen liegenden Ort erfolgt dabei bevorzugt durch ein Kühlelement für das Walzgut und/oder für die Walzen. Die Temperatur des an dem vor den Walzen liegenden Ort eingesetzten Kühlschmierstoffs kann dabei durch Wärmetausch auf einen vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt werden.The absorption of the heat of the cooling lubricant heated by the rolling process at the location downstream of the rollers in the rolling direction preferably takes place through a cooling element for the rolling stock and / or for the rolls. The temperature of the cooling lubricant used at the location lying in front of the rollers can be controlled or regulated by heat exchange to a predetermined value.
Ferner kann vorgesehen werden, dass der Volumenstrom des eingesetzten erwärmten Kühlschmierstoffs auf einen vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt wird.Furthermore, it can be provided that the volume flow of the heated coolant used is controlled or regulated to a predetermined value.
Eine analoge Lösung der genannten Aufgabe zeichnet sich im Falle des Einsatzes von mindestens zwei Walzgerüsten dadurch aus, dass die Wärme des durch den Walzvorgang erwärmten Kühlschmierstoffs in oder an dem in Walzrichtung nachfolgenden Walzgerüst von einem Wärmetauscher aufgenommen, zum in Walzrichtung vorgelagerten Walzgerüst geleitet und dort zumindest teilweise in den dort auf das Walzgut und/oder auf die Walzen aufgesprühten Kühlschmierstoff durch Wärmetausch eingebracht wird.An analogous solution of the stated object is characterized in the case of using at least two rolling stands in that the heat of the heated by the rolling cooling lubricant received in or on the rolling mill in the following roll stand of a heat exchanger, passed to the upstream roll stand in the rolling direction and there at least partially introduced into the there on the rolling stock and / or on the rollers sprayed cooling lubricant by heat exchange.
Die Aufnahme der Wärme des durch den Walzvorgang erwärmten Kühlschmierstoffs in oder an dem in Walzrichtung nachfolgenden Walzgerüst erfolgt dabei bevorzugt durch ein Kühlelement für das Walzgut und/oder für die Walzen.The recording of the heat of the heated by the rolling cooling lubricant in or on the rolling mill in the following rolling mill takes place preferably by a cooling element for the rolling stock and / or for the rollers.
Besonders bevorzugt sind mehr als zwei Walzgerüste in Walzrichtung aufeinander folgend angeordnet, wobei die Wärme des durch den Walzvorgang erwärmte Kühlschmierstoffs in oder an einem in Walzrichtung nachfolgenden Walzgerüst durch Wärmetausch aufgenommen, zu einem in Walzrichtung vorgelagerten Walzgerüst geleitet und dort zumindest teilweise in den dort auf das Walzgut und/oder auf die Walzen aufgesprühten Kühlschmierstoff durch Wärmetausch eingebracht wird.More preferably, more than two rolling stands are arranged successively in the rolling direction, wherein the heat of the heated by the rolling cooling lubricant received in or on a roll stand downstream in the rolling mill by heat exchange, passed to a rolling mill in the upstream rolling mill and there at least partially in the there on the Rolling and / or sprayed onto the rollers cooling lubricant is introduced by heat exchange.
Die Aufnahme der Wärme durch den Wärmetauscher erfolgt dabei bevorzugt zwischen zwei in Walzrichtung nachfolgenden Walzgerüsten erfolgt.The heat is absorbed by the heat exchanger is preferably carried out between two rolling stands following in the rolling direction.
Die Temperatur des in dem in Walzrichtung vorgelagerten Walzgerüst eingesetzten Kühlschmierstoffs kann durch Wärmetausch auf einen vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt werden.The temperature of the coolant used in the roll stand upstream in the rolling direction can be controlled or regulated by heat exchange to a predetermined value.
Ferner kann der Volumenstrom des in dem in Walzrichtung vorgelagerten Walzgerüst eingesetzten erwärmten Kühlschmierstoffs auf einen vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt werden.Furthermore, the volume flow of the heated cooling lubricant used in the rolling mill upstream in the rolling direction can be controlled or regulated to a predetermined value.
Die Vorgabe von Soll-Temperaturen und/oder von Volumenströmen des Kühlschmierstoffs in zumindest einem Walzgerüst erfolgt vorzugsweise durch ein Prozessmodell. Dem Prozessmodell kann dabei mindestens eine gemessene Walzkraft in einem der Walzgerüste, mindestens ein gemessener Motorstrom eines elektrischen Antriebs einer Walze, mindestens ein gemessenes Motordrehmoment eines elektrischen Antriebs einer Walze oder mindestens eine an einer Stelle gemessene Temperatur des Walzguts vorgegeben werden.The specification of desired temperatures and / or volume flows of the cooling lubricant in at least one rolling stand is preferably carried out by a process model. At least one measured rolling force in one of the rolling stands, at least one measured motor current of an electric drive of a roller, at least one measured motor torque of an electric drive of a roller or at least one temperature of the rolling stock measured at one point can be predefined for the process model.
Der durch den Walzvorgang erwärmte Kühlschmierstoff kann von einem in Walzrichtung nachfolgenden Walzgerüst in einem in Walzrichtung vorgelagerten Walzgerüst auch verwendet werden, um ausschließlich oder zusätzlich einen ausgewählten Bereich in Richtung quer zur Walzrichtung des Walzguts und/oder der Walzen zu besprühen. Hierbei ist insbesondere daran gedacht, dass das ausschließliche oder zusätzliche Besprühen der Randbereiche des Walzguts und/oder der Walzen erfolgt (sog. Hot Edge Spray).The cooling lubricant heated by the rolling process may also be used from a rolling stand downstream in the rolling direction in a rolling mill upstream in the rolling direction to spray exclusively or additionally a selected area in the direction transverse to the rolling direction of the rolling stock and / or the rolls. In this case, it is particularly intended that the exclusive or additional spraying of the edge regions of the rolling stock and / or the rolls takes place (so-called hot edge spray).
Bei dem in Rede stehenden Walzvorgang handelt es sich vorzugsweise um ein Kaltwalzen.The rolling process in question is preferably a cold rolling.
Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs kann vorgesehen werden, dass der Kühlschmierstoff auf das Walzgut unter einem Winkel gegen die Walzrichtung aufgesprüht wird, vorzugsweise unter einem Winkel kleiner als 45° zur Horizontalen.To achieve a good heat transfer can be provided that the cooling lubricant is sprayed onto the rolling stock at an angle to the rolling direction, preferably at an angle less than 45 ° to the horizontal.
Als Kühlschmierstoff wird vorzugsweise Öl oder Emulsion verwendet.The cooling lubricant used is preferably oil or emulsion.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht also darin, die hohe Abwärme, die aufgrund der Umformarbeit in den hinteren Stichen bzw. Gerüsten entsteht, zu nutzen, um das Walzgut, insbesondere das Band, und die Walzen im ersten (ggf. auch im zweiten) Stich bzw. Gerüst vorzuwärmen. Dazu soll zumindest ein Teil der Wärme des besonders stark erwärmten Kühlschmierstoffs aufgenommen und in den vorderen Stichen bzw. Gerüsten wieder eingebracht werden.The basic idea of the present invention is therefore to utilize the high waste heat which is produced in the rear stitches or stands due to the forming work, around the rolling stock, in particular the strip, and the rolls in the first pass (possibly also in the second pass) or frame to preheat. For this purpose, at least a part of the heat of the particularly highly heated cooling lubricant should be taken up and reintroduced into the front stitches or stands.
Die Erfindung schlägt also die Nutzung des aufgrund der naturgemäß entstehenden Prozesswärme aufgeheizten Kühlschmierstoffs zur gezielten Beeinflussung von Wärme- und Volumenströmen vor.Thus, the invention proposes the use of the heated due to the naturally occurring process heat cooling lubricant for the targeted influencing of heat and volume flows.
Der Einsatz eines Prozessmodells zur Vorsteuerung von Mengen, Mischungsverhältnissen und Temperaturen verbessert das vorgeschlagene Verfahren wesentlich. Die Regelung der genannten Größen durch prozessmodellgestützte Auswertung gemessener Prozessdaten (wie insbesondere Walzkräfte, Motorströme, Motordrehmomente und die Bandtemperatur) verbessert den Prozess weiterhin.The use of a process model for the pilot control of quantities, mixing ratios and temperatures substantially improves the proposed method. The regulation of the variables mentioned by process-model-based evaluation of measured process data (in particular rolling forces, motor currents, motor torques and strip temperature) further improves the process.
Der Einsatz der Wärme des heißen Kühlschmiermittels als sog. „Hot Edge Spray” oder zur anderweitigen Planheitsbeeinflussung durch thermische Veränderung der Walzenkontur bietet eine interessante Erweiterung der Funktionalität des vorgeschlagenen Verfahrens.The use of the heat of the hot cooling lubricant as so-called "hot edge spray" or for other planarity influencing by thermal change of the roll contour offers an interesting extension of the functionality of the proposed method.
Demgemäß kann die Produktivität des Walzverfahrens erhöht werden. Weiterhin können gleichmäßigere Prozessbedingungen erreicht werden.Accordingly, the productivity of the rolling process can be increased. Furthermore, more uniform process conditions can be achieved.
Es ergibt sich ferner eine Energieeinsparung, vor allem im ersten Gerüst bzw. beim ersten Stich.It also results in energy savings, especially in the first frame or the first stitch.
Insgesamt lässt sich daher betreffend die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens folgendes feststellen:
Es ergibt sich eine verbesserte Schmierung und eine geringere Umformfestigkeit im ersten (ggf. auch im zweiten) Gerüst bzw. Stich, damit ergibt sich ein geringerer Kraft- und Arbeitsbedarf und somit eine Energieeinsparung.Overall, therefore, the following can be said concerning the advantages of the proposed method:
It results in improved lubrication and a lower resistance to deformation in the first (possibly also in the second) framework or stitch, resulting in a lower power and labor requirements and thus energy savings.
Weiterhin wird eine höhere Produktivität erzielt, d. h. es kommt zu einer höheren Abnahme im ersten Stich, zu einer höheren Walzgeschwindigkeit und/oder zu einer Abnahme in den weiteren Stichen aufgrund einer effektiveren Kühleinrichtung.Furthermore, higher productivity is achieved, i. H. there is a higher decrease in the first pass, a higher rolling speed and / or a decrease in the further passes due to a more effective cooling device.
Der Volumenfluss ist im konventionellen Medienkreislauf geringer.The volume flow is lower in the conventional media cycle.
Weiterhin liegt eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Kühlschmierstoff vor, dadurch ergibt sich eine gleichmäßigere Konditionierung des Kühlschmierstoffs, z. B. eine geringere Gefahr des Bakterienwachstums bei Emulsionen. Furthermore, there is a more uniform temperature distribution in the cooling lubricant, this results in a more uniform conditioning of the coolant, z. B. a lower risk of bacterial growth in emulsions.
Die Temperatur des aufgebrachten Mediums im ersten (ggf. auch im zweiten) Gerüst bzw. Stich kann durch Nutzung der Wärme des heißeren Kühlschmiermittel in gewissen Grenzen gezielt eingestellt, d. h. gesteuert bzw. geregelt, werden. Vorteilhaft kann dies durch ein geeignetes Prozessmodell vorgegeben bzw. geregelt werden, wobei das Prozessmodell auf gemessene Prozessparameter und den Anlagenzustand (z. B. Warmfahrphase) zurückgreift.The temperature of the applied medium in the first (possibly also in the second) framework or engraving can be adjusted in a targeted manner by utilizing the heat of the hotter cooling lubricant, ie. H. controlled or regulated. This can advantageously be predetermined or regulated by means of a suitable process model, wherein the process model makes use of measured process parameters and the plant state (eg warm-up phase).
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is shown. Show it:
In
Über Zuleitungen
Wesentlich ist, dass die Wärme des durch den Walzvorgang erwärmten Kühlschmierstoffs in einem in Walzrichtung W nachfolgenden Walzgerüst – vorliegend hinter dem Walzgerüst
Die Technologie der Wärmetauscher ist als solche hinlänglich bekannt, so dass hierauf nicht im Detail eingegangen zu werden braucht.The technology of the heat exchangers is well known as such, so that it need not be discussed in detail.
Das Kühlschmieren des Bandes
Eine Senkung des Walzmomentes durch eine geeignete Vorwärmung wir durch Senkung der Umformfestigkeit des Bandes und/oder durch Senkung der Walzspaltreibung erreicht. Bei Emulsionen werden zusätzlich durch höhere Temperaturen eine verbesserte Ablagerung der Ölphase und somit stabilere Schmierbedingungen erzielt.A reduction of the rolling torque by a suitable preheating we achieved by lowering the Umformfestigkeit the band and / or by reducing the nip friction. With emulsions, higher temperatures also result in improved deposition of the oil phase and thus more stable lubrication conditions.
Die Vorwärmung erfordert im ersten Stich bzw. Gerüst eine deutlich erhöhte Vorlauftemperatur. Diese könnte zwar auch durch eine Heizung erzielt werden, energetisch vorteilhafter ist es aber, die anfallende Abwärme von den hinteren Stichen bzw. Gerüsten zu nutzen.The preheating requires in the first stitch or scaffold a significantly higher flow temperature. Although this could be achieved by a heater, it is energetically more advantageous to use the waste heat from the rear stitches or scaffolding.
Um den Kühlschmierstoff dort auf eine hohe Temperatur zu bringen, sind effiziente Kühleinrichtungen, die mit relativ geringen Volumenströmen auskommen, besonders geeignet.In order to bring the cooling lubricant there to a high temperature, efficient cooling devices, which manage with relatively low volume flows, are particularly suitable.
In
Die gemäß
Das aus den nachgelagerten Walzgerüsten
Der erfindungsgemäße Wärmetausch zur Aufnahme von Wärme aus dem erhitzten Kühlschmierstoff kann natürlich zwischen oder an jedem der nachgelagerten skizzierten und ggf. auch zwischen oder an weiteren Walzgerüsten erfolgen.The heat exchange according to the invention for absorbing heat from the heated cooling lubricant can, of course, take place between or on each of the downstream sketched and possibly also between or on further rolling stands.
Es ist auch möglich, das Prinzip gemäß der Erfindung an einem einzelnen Walzgerüst zu nutzen. Hiernach wird in Walzrichtung hinter den Walzen
Die maximale Umformleistung bzw. die Produktivität können somit erhöht werden. Es können optimale Schmierbedingungen gezielt eingestellt werden.The maximum forming capacity or productivity can thus be increased. Optimum lubrication conditions can be set specifically.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Walzgutrolling
- 22
- Walzgerüstrolling mill
- 33
- Walzgerüstrolling mill
- 44
- Walzeroller
- 55
- Walzeroller
- 66
- Walzgerüstrolling mill
- 77
- Walzgerüstrolling mill
- 88th
- KühlbalkenChilled beams
- 99
- Düsejet
- 1010
- Zuleitungsupply
- 1111
- Auffangschaledrip tray
- 1212
- Leitungmanagement
- 1313
- Pumpepump
- 1414
- Wärmetauscher (Kühlelement)Heat exchanger (cooling element)
- 1515
- Wärmeleitungheat conduction
- 1616
- Wärmetauscherheat exchangers
- WW
- Walzrichtung WinkelRolling direction angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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